1.本发明属于钢铁冶金技术领域，特别涉及一种控氮奥氏体不锈钢锻件铁素体含量的控制方法。
背景技术：
2.在核岛设备中许多部组件采用奥氏体不锈钢制造，如反应堆堆内构件、驱动机构中的某些零部件、一回路主管道以及某些泵、阀的壳体等，对铁素体含量有严格的要求(≤2％)，如果不能合理地控制化学成分和加工工艺，会导致材料铁素体含量超标，影响产品使用，因此采用何种稳定有效的工艺措施来保证产品铁素体含量合格就显得尤为关键。
3.对于控制奥氏体不锈钢锻件铁素体含量，传统的方法是在冶炼时控制化学成分中各元素的含量，计算铁素体含量≤2％，但增加电解镍会提高冶炼成本，为此专利号cn104250673a提出一种降低核级不锈钢铸件铁素体含量的熔炼工艺，以微量的氮含量降低铁素体含量，每加入0.01～0.015％份额的氮元素，可降低0.7～1％份的铁素体含量。该方法对不控氮的不锈钢加入氮元素在残余元素含量允许的范围内，对控氮的不锈钢加入氮元素不得超过规定的上限。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于解决上述问题，提供一种控氮(n≤0.080％)奥氏体不锈钢锻件铁素体含量的控制方法。通过在冶炼时控制不锈钢成分，计算铁素体含量在4％～10％，同时控制锻造和热处理工艺，使控氮奥氏体不锈钢锻件满足铁素体含量≤2％。
5.为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
6.一种控氮奥氏体不锈钢锻件铁素体含量的控制方法，其特征在于包括如下步骤：
7.(1)冶炼：控制控氮奥氏体不锈钢成分重量百分比：0.025％≤c≤0.030％，0.40％≤si≤0.50％，1.70％≤mn≤1.90％，ni：9.00％～10.00％，cr：18.50％～20.00％，0.050％≤n≤0.080％，余量为fe和不可避免的杂质元素，计算铁素体含量在4％～10％，经电炉冶炼、aod精炼、esr重熔得到奥氏体不锈钢电渣锭；
8.(2)锻造：将步骤1得到的奥氏体不锈钢电渣锭加热，升温速度≤100℃/h，达到1160℃～1200℃后保温，保温时间根据锻坯尺寸设定为不少于0.6min/mm，保温完成后出炉锻造，采用液压机或锤锻，终锻温度不低于800℃，在未达到成品锻件的尺寸前，再次回炉加热的锻件，需保温1h以上，锻造结束后，经流动水急冷；
9.(3)热处理：将步骤2所得锻件升温至1050℃～1070℃，保温时间根据锻件尺寸设定为1～1.2min/mm，流动水急冷。
10.cr是典型的铁素体形成元素，也是不锈钢中必不可少的元素，cr的主要作用是耐腐蚀，提高抗高温氧化性能。
11.ni是典型的形成并稳定奥氏体元素。
12.si是强铁素体形成元素，其铬当量为1.5。si可提高钢的高温性能和在强氧化性介
质中的耐腐蚀，同时还可改善铸造特性。
13.c是强烈的扩大奥氏体区域元素，其镍当量为30。碳对增加奥氏体不锈钢的强度作用非常明显，但由于碳与铬非常容易化合生成碳化铬，造成奥氏体晶界贫铬，显著降低抗晶间腐蚀性能。因此，奥氏体钢含碳量应控制在0.08％以下(低碳级)或0.03％(超低碳级)。
14.n是剧烈的奥氏体形成和稳定元素，其镍当量为30。可显著提高钢的强度，增强抗局部腐蚀能力，并能减少铁素体析出。
15.mn是扩大及稳定奥氏体元素，其镍当量为0.5。通常n和mn联合使用成为代替和节约ni的主要材料。mn可提高强度，增加n在钢中的溶解度，但是mn可促进铁素体析出。
16.采用上述技术方案，一方面通过计算控制元素化学成分的重量百分数实现铁素体含量在一定量范围，另一方面在锻造和热处理过程中严格控制铁素体的溶解与析出，通过冶金、热加工、热处理三方面的综合控制，实现最终产品的铁素体含量的可控。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
18.本发明首先在冶炼时控制化学成分，计算铁素体含量在4％～10％，再控制锻造和热处理工艺，使奥氏体不锈钢锻件满足铁素体含量≤2％，满足了核电设备中关键零部件的使用要求，是冶金、热加工、热处理多学科综合应用的一次成功实践。生产工艺道次没有增加，组织灵活，成材率高，产品质量好，降低了冶炼成本。
具体实施方式
19.下面对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
20.目标产品：控氮奥氏体不锈钢锻件，要求成品铁素体含量≤2％。
21.具体步骤如下：
22.首先控制不锈钢成分重量百分比：0.025％≤c≤0.030％，0.40％≤si≤0.50％，1.70％≤mn≤1.90％，ni：9.00％～10.00％，cr：18.50％～20.00％，0.050％≤n≤0.080％，余量为fe和不可避免的杂质元素，计算铁素体含量在4％～10％，经电炉冶炼、aod精炼、esr重熔得到奥氏体不锈钢电渣锭；
23.然后锻造，升温速度≤100℃/h，达到1160℃～1200℃后保温，保温时间根据锻坯尺寸设定为不少于0.60min/mm，保温完成后出炉锻造，采用液压机或锤锻，终锻温度不低于800℃，在未达到成品锻件的尺寸前，再次回炉加热的锻件，需保温1h以上，锻造结束后，经流动水急冷；
24.再热处理，将所得锻件升温至1050℃～1070℃，保温时间根据锻件尺寸设定为1～1.2min/mm，流动水急冷。
25.对产品进行理化检测：将上述热处理后的锻件上切取试验用试料，用试料加工成铁素体检测等试样，进行铁素体含量等理化性能检测。
26.实施例一
27.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
28.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.025％，si：0.46％，mn:1.70％，ni：9.10％，cr：19.60％，n0.059％，余量为fe和不可避免的杂质元素。计算铁素体含量为10.0％。精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
29.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
30.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度90℃/h，达到1170℃后保温，保温时间465min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度820℃。锻造结束后，经流动水急冷，得到φ230锻件；
31.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1050℃，保温时间276min，流动水急冷。
32.经检测，铁素体含量为1.85％，屈服强度提高了12％。
33.实施例二
34.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
35.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.025％，si：0.46％，mn:1.79％，ni：9.20％，cr：19.40％，n0.065％，余量为fe和不可避免的杂质元素。计算铁素体含量7.9％，精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
36.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
37.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度85℃/h，达到1165℃后保温，保温时间460min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度815℃。锻造结束后，经流动水急冷，得到φ230锻件；
38.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1055℃，保温时间270min，流动水急冷。
39.经检测，铁素体含量为1.52％，屈服强度提高了11％。
40.实施例三
41.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
42.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.028％，si：0.42％，mn:1.74％，ni：9.30％，cr：19.31％，n0.063％，计算铁素体含量6.8％，精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
43.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
44.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度90℃/h，达到1180℃后保温，保温时间455min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度812℃。锻造结束后，经流动水急冷，得到φ230锻件；
45.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1065℃，保温时间260min，流动水急冷。
46.经检测，铁素体含量为1.15％，屈服强度提高了13％。
47.实施例四
48.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
49.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.029％，si：0.47％，mn:1.80％，ni：9.75％，cr：19.08％，n：0.062％，计算铁素体含量5.7％，精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
50.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
51.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度85℃/h，达到1185℃后保温，保温时间440min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度815℃。锻造结束后，
经流动水急冷，得到φ230锻件；
52.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1070℃，保温时间250min，流动水急冷。
53.经检测，铁素体含量为0.84％，屈服强度提高了13％。
54.实施例五
55.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
56.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.026％，si：0.47％，mn:1.85％，ni：9.30％，cr：18.92％，n0.076％，计算铁素体含量4.9％，精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
57.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
58.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度80℃/h，达到1175℃后保温，保温时间450min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度850℃。锻造结束后，经流动水急冷，得到φ230锻件；
59.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1060℃，保温时间240min，流动水急冷。
60.经检测，铁素体含量为0.39％，屈服强度提高了11％。
61.实施例六
62.1、电炉冶炼：将原辅材料熔化得钢水；
63.2、aod精炼：将钢水用氩氧炉精炼，控制熔炼化学成分c：0.027％，si：0.42％，mn:1.78％，ni：9.50％，cr：19.01％，n0.075％，计算铁素体含量4.0％，精炼后将铁水铸成φ480/φ490的电极棒；
64.3、esr重熔：对φ480/φ490的电极棒进一步精炼，精炼成φ720/φ730的电渣锭；
65.4、锻造：将φ720/φ730的电渣锭进行加热，升温速度80℃/h，达到1195℃后保温，保温时间460min，保温完成后出炉锻造。采用液压机或锤锻，终锻温度840℃。锻造结束后，经流动水急冷，得到φ230锻件；
66.5、热处理：将所得锻件置于电阻炉内热处理，升温至1050℃，保温时间230min，流动水急冷。
67.经检测，铁素体含量为0.16％，屈服强度提高了14％。